Roboty na záchranu
V posledných desaťročiach výskumníci pokročili smerom k tomuto cieľu. V demonštračnom projekte NASA v roku 2007 pár špeciálne postavených plavidiel zakotvil na obežnej dráhe a prepravil palivo. Nedávno, v roku 2020, letecká spoločnosť Northrop Grumman úspešne uviedla na trh dve „vozidlá na rozšírenie misievybavené vlastnými motormi a palivom, ktoré sa pripojili k dvom komerčným satelitom a vyniesli ich na nové obežné dráhy.
Dve nové misie, ktorých spustenie sa očakáva v tomto desaťročí, posunú servis o krok ďalej. V demonštračných projektoch sa použijú poloautonómne roboty vybavené mechanickými ramenami na doplnenie paliva na obežnú dráhu satelitov a dokonca aj na jednoduché opravy.
Henshaw na svojej strane pracuje Robotický servis geosynchrónnych satelitov, misia financovaná Agentúrou pre pokročilé obranné výskumné projekty (DARPA). Ak uspeje v demonštrácii plánovanej na rok 2024, znamenalo by to prvý prípad, keď sa robotickému plavidlu podarilo chytiť satelit, ktorý nebol špeciálne navrhnutý na pripojenie k nemu. Henshaw a jeho kolegovia nedávno preskúmali niektoré z výziev, ktorým čelia
servis satelitov s vesmírnymi robotmi v Ročný prehľad riadiacich, robotických a autonómnych systémov.
NASA GSFC / CIL / Adriana Manrique Gutierrez
Takýchto výziev je veľa. Pretože existujúce satelity neboli nikdy určené na servis, chýbajú im označenia, nazývané referenčné čísla, ktoré by robotovi uľahčili vizuálnu orientáciu s pohybujúcim sa satelitom. Neexistujú žiadne prípravky určené na to, aby sa ich robot mohol držať. A časti satelitu, ktoré vyčnievajú, ako napríklad antény a solárne panely, bývajú príliš krehké, aby sa dali chytiť.
Ďalším problémom je časový posun medzi robotom a Zemou. Pre robota pracujúceho na geosynchrónnej obežnej dráhe asi 35 000 kilometrov hore, vzdialenosť a signál spracovanie vytvára komunikačné oneskorenie niekoľkých sekúnd medzi robotom a jeho zapnutými ovládačmi Zem. Takže robot bude musieť zvládnuť najdôležitejšie úlohy sám.
Pozitívom je, že práca môže stavať na existujúcich robotických ramenách vo vesmíre, vrátane dvoch, ktoré sa v súčasnosti používajú na Medzinárodnej vesmírnej stanici.
Pre demonštračnú misiu Henshaw a jeho kolegovia inžinieri plánujú vybrať jeden z tisícov starých, neaktívnych satelitov „zaparkovaných“ na obežných dráhach mimo cesty. Robot by pomocou kamier a laserového diaľkomeru porovnal obežnú dráhu so satelitom a manévroval s presnosťou asi 2 metrov. Keď je dostatočne blízko, robot by pomocou jedného zo svojich dvoch ramien chytil hliníkový krúžok, ktorý predtým ukotvil satelit k nosnej rakete.
Druhé robotické rameno by bolo schopné strčiť a vystrkovať solárne články alebo antény, ktoré sa nepodarilo správne rozvinúť - problém, ktorý sa vyskytuje každé dva alebo tri roky, hovorí Henshaw. A bolo by schopné pripojiť nové nástroje na vonkajšiu stranu satelitov, ako sú výkonnejšie vysielače, kamery alebo antény.
Plány vyžadujú vesmírneho robota s názvom SPIDER (zobrazený), aby demonštroval uskutočniteľnosť montáže na obežnej dráhe. Jeho prvou úlohou bude zostaviť sedemdielnu 3-metrovú anténu z častí, ktoré preváža zo Zeme.
Niekedy po roku 2025 plánuje NASA spustiť ešte ambicióznejšieho robota. The Servis, montáž a výroba na obežnej dráhe 1 (OSAM-1) robot by najskôr riadil komplexnú operáciu tankovania existujúceho satelitu. Potom by demonštrovalo, že dokáže vo vesmíre vybudovať úplne nové štruktúry.
Landsat 7 bude prvý na zozname úloh OSAM-1. Satelit, ktorý v roku 1999 vypustil US Geological Survey na nízku obežnú dráhu Zeme, asi 700 kilometrov vysokú, prácu satelitu prevzali pokročilejšie satelity. Vedcom však ponúka možnosť otestovať robotické tankovanie.
"Pred dvadsiatimi rokmi technici doplnili palivo do satelitu v rámci prípravy na jeho vypustenie a nikdy Myslel som si, že sa niekto ešte niekedy dotkne tohto rozhrania,“ hovorí Brent Robertson, projekt OSAM-1 NASA manažér.
OSAM-1 použije svoje robotické rameno na prerezanie vrstvy izolácie, odstrihnutie dvoch drôtov a odskrutkovanie skrutky pred pripojením hadice a načerpaním 115 kilogramov hydrazínu, hovorí Robertson. (Pozri video tu.)
Hoci oprava a servis existujúcich satelitov je najbezprostrednejším cieľom, montáž a výroba na obežnej dráhe sú z dlhodobého hľadiska potenciálne dôležitejšie.
OSAM-1 má napríklad ďalšiu misiu, ktorá bude niesť samostatného robota s názvom Space Infrastructure Dexterous Robot (SPIDER), ktorý má demonštrovať, že dokáže zostaviť veci vo vesmíre. Prvou úlohou SPIDERa bude zostaviť sedemdielnu 3-metrovú anténu, ktorú vynesie na obežnú dráhu.
Pomocou procesu podobného 3D tlači sa OSAM-1 tiež zameria na to, aby ukázal, že dokáže vytvárať konštrukčné komponenty od nuly, vytvárajúc pevné, ale ľahké kompozitné nosníky z cievok uhlíkových vlákien a iných textílie. Lúče ako tieto by mohli byť spojené tak, aby vytvorili konštrukčné komponenty satelitu alebo iných obežných štruktúr.
Ak budú teraz plánované misie úspešné, robotika by mohla otvoriť novú éru vesmírnej výstavby, ktorá je dnes nedostupná – palivo sklady, vesmírne ťažobné operácie, priestrannejšie vesmírne stanice pre vesmírnu turistiku a dokonca aj kozmické lode na Mars postavené v obežná dráha.
„Chceme ukázať, že tieto veci vieme postaviť. Toto ešte nikto neurobil,“ hovorí Robertson. „Ak máte schopnosť zostaviť veci vo vesmíre, môžete si priniesť vlastný materiál alebo si nechať materiál poslať. A môžete stavať oveľa väčšie veci."
Knowable Magazine DOI: 10.1146/knowable-022422-1 (O DOI)
Kurt Kleiner je vedecký novinár na voľnej nohe so sídlom v Toronte.
Tento článok sa pôvodne objavil v Knowable Magazine, nezávislý novinársky počin z výročných prehľadov. Zaregistrujte sa na newsletter.
